Древний головоногий моллюск открывает новые горизонты: у наутилуса обнаружена неожиданная система половых хромосом

от

Наутилоиды — это линия древних головоногих моллюсков с внешней раковиной, которые отделились от своих родственников — осьминогов и кальмаров — более 400 миллионов лет назад. Когда-то они доминировали в наших океанах.

Сегодня это живое ископаемое представлено лишь несколькими видами в Южном Индо-Тихоокеанском регионе, что делает его одним из немногих морских беспозвоночных, перечисленных в приложении II СИТЕС как вид, нуждающийся в защите от чрезмерной эксплуатации.

Хотя ранее никто не исследовал системы определения пола у головоногих моллюсков, недавние исследования предполагали наличие системы ZZ/Z0, где самцы являются гомозиготными (имеющими две одинаковые половые хромосомы), а самки — гемизиготными (имеющими только одну половую хромосому). Считалось, что эта система возникла примерно 480 миллионов лет назад у последнего общего предка всех головоногих моллюсков, что делает её одной из древнейших известных систем определения пола у животных.

Однако исследование, опубликованное в журнале Current Biology, ставит под сомнение эту систему у современных головоногих моллюсков. Вместо этого исследователи обнаружили первое свидетельство наличия системы XX/XY у наутилусов с камерами. Этот генетический механизм больше похож на тот, что обнаружен у людей, млекопитающих и многих других животных, где самцы являются гетерогаметным полом (XY).

Международная группа исследователей под руководством профессора Дэвида Комбоша из Морской лаборатории Университета Гуама совместно с профессором Гонсало Гирибетом из Гарварда проанализировала три различных набора геномных данных. В них вошли 28 полных геномов с низким охватом и 63 набора данных секвенирования ДНК, связанного с сайтами рестрикции (RAD-seq), полученные от шести видов и девяти популяций наутилоидов.

Используя байесовский анализ, половые различия в охвате генома и модели гетерозиготности, они идентифицировали один сегмент ДНК как Х-хромосому и определили пять дополнительных сегментов ДНК как вероятные регионы, связанные с Y-хромосомой. Эти пять Y-скелетов содержат 36 генов, большинство из которых были либо специфичны для самцов, либо значительно обогащены у самцов.

«Это первый случай, когда кто-либо идентифицировал Х- или Y-связанные последовательности у головоногих моллюсков», — отметил Гирибет. «Наши результаты показывают, что половые хромосомы у моллюсков гораздо более динамичны и специфичны для линии, чем предполагалось ранее».

Чтобы исследовать биологическую значимость этих генов, исследователи выполнили функциональную аннотацию и поиск белков BLAST с использованием строгого порога e-value. Многие гены показали гомологию с человеческими генами, известными своей экспрессией в репродуктивных тканях или связями с половыми признаками, как это документировано в исследованиях по всему геному.

Дальнейший анализ обогащения генной онтологии подтвердил идею о том, что эти гены участвуют в половых функциях. Команда также определила хромосому №4 как Х-хромосому, а не как Z-хромосому, как предполагалось ранее.

Несмотря на прорыв, исследование столкнулось с ключевыми ограничениями. Отсутствие генома на уровне хромосом у самцов наутилусов ограничило возможности исследователей полностью охарактеризовать структуру и эволюцию половых хромосом. Тем не менее эта работа закладывает основу для дальнейших геномных исследований других линий головоногих моллюсков и имеет более широкое значение для биологии и сохранения головоногих моллюсков.

Несколько видов наутилусов в настоящее время внесены в список уязвимых из-за чрезмерного вылова и потери среды обитания. Лучшее понимание их генетики, включая механизмы определения пола, может напрямую повлиять на будущие усилия по сохранению и управлению.

Выяснив, что наутилусы обладают системой определения пола XX/XY, это исследование не только пересматривает представления о генетике головоногих моллюсков, но и вносит важный вклад в более широкое понимание эволюции половых хромосом у животных.

«Наши результаты переписывают наше понимание определения пола у головоногих моллюсков и помогают прояснить эволюционную историю этих удивительных животных», — сказал Комбош. «Это напоминает нам о том, что в мире природы даже самые фундаментальные биологические системы могут быстро и неожиданно эволюционировать».

Предоставлено:
Гарвардский университет.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте